PCB線路板設計趨勢是往輕薄小方向發展,除了高密度的電路板設計之外,還有軟硬結合板的三維連接組裝這樣重要而復雜的領域。軟硬結合板又叫剛柔結合板。隨著FPC電路板的誕生與發展,剛柔結合線路板(軟硬結合板)這一新產品逐漸被廣泛應用于各種場合。
因此,軟硬結合板,就是柔性線路板與傳統硬性線路板,經過諸多工序,按相關工藝要求組合在一起,形成的同時具有FPC電路板特性與PCB特性的線路板。

它可以用于一些有特殊要求的產品之中,既有一定的撓性區域,也有一定的剛性區域,對節省產品內部空間,減少成品體積,提高產品性能有很大的幫助。
剛柔結合板不是普通電路板,是將薄層狀的撓性底層和剛性底層結合,然后層壓成單個組件,這個過程給我們帶來了非凡的挑戰和機遇。當設計師開始設計第一塊剛柔結合印刷電路板(PCB)時,他們發現他們學到的有關印刷電路板設計的大部分知識都存在問題。
他們設計的不再是二度空間的平面底層,而是可以彎曲折疊的三維立體的內部連線,這將是一個性能更強大的PCB板。

軟硬結合板的設計者用單一元件代替由多個連接器、多條線纜和帶狀電纜連接成復合印刷電路板,性能更強,穩定性更高。他們將設計范圍限制在一個組件上,通過像疊紙天鵝一樣彎曲和折疊線條來優化可用空間。
一、材料選擇
剛性材料:常見的剛性材料有 FR-4 等,其具有良好的電氣性能和機械性能。在選擇時,需根據產品的工作環境、電氣要求等確定材料的厚度和特性。例如,對于需要較高散熱性能的產品,可考慮選用添加了特殊散熱填料的剛性材料。
柔性材料:聚酰亞胺(PI)是柔性電路板常用的材料,它具有優異的柔韌性、耐高溫性和化學穩定性。但不同類型的 PI 材料在厚度、介電常數等方面存在差異,應根據具體的彎折需求和信號傳輸要求來選擇合適的柔性材料。
二、線路布局
信號完整性:在設計線路時,要充分考慮信號的傳輸距離、頻率等因素。對于高速信號,應盡量縮短傳輸路徑,減少過孔數量,以降低信號的衰減和干擾。同時,合理設置阻抗匹配,確保信號的完整性。
電源分配:合理規劃電源層和地層,確保電源的穩定供應。對于大功率器件,要提供足夠寬的電源走線,以降低線路電阻,減少功率損耗。
柔性部分線路設計:柔性部分的線路應避免直角轉彎,采用圓角或 45 度角轉彎,以減少應力集中。同時,線路的寬度應根據電流大小進行合理設計,確保在彎折過程中線路的可靠性。
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三、工藝要求
彎折區域設計:明確彎折區域,并在設計時預留足夠的空間。彎折半徑應根據柔性材料的特性和產品的使用要求進行合理設置,一般來說,彎折半徑越大,柔性電路板的壽命越長。
剛性與柔性連接部分:連接部分的設計至關重要,要確保剛性板和柔性板之間的連接牢固可靠。可以采用適當的機械固定方式,如鉚接、螺絲固定等,同時配合良好的焊接工藝,提高連接的可靠性。
表面處理:根據產品的使用環境和防護要求,選擇合適的表面處理工藝,如鍍金、噴錫等。良好的表面處理可以提高電路板的耐腐蝕性和可焊性。
四、可制造性設計
設計規范遵循:設計過程中要嚴格遵循相關的行業標準和制造廠商的設計規范,確保設計的可行性和可制造性。
與制造廠商溝通:在設計階段,與制造廠商保持密切溝通,及時了解制造過程中的工藝難點和問題,以便對設計進行優化調整。
軟硬結合板廠的軟硬結合板設計是一個復雜而系統的工程,需要綜合考慮材料選擇、線路布局、工藝要求和可制造性等多個方面。只有在設計過程中充分注意這些關鍵事項,才能設計出性能優良、可靠性高的軟硬結合板,滿足電子產品不斷發展的需求,推動電子行業的進步。

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